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C++设计模式-模板模式,Template Method

动机(Motivation)

在软件构建过程中,对于某一项任务,它常常有稳定的整体操作结构,但各个子步骤却有很多改变的需求,或者由于固有的原因(比如框架与应用之间的关系)而无法和任务的整体结构同时实现。
如何在确定稳定操作结构的前提下,来灵活应对各个子步骤的变化或者晚期实现需求?

模式定义

定义一个操作中的算法的骨架 (稳定),而将一些步骤延迟(变化)到子类中。Template Method使得子类可以不改变(复用)一个算法的结构即可重定义(override 重写)该算法的
某些特定步骤。

类图

在这里插入图片描述

代码示例

class Library
{
  public:
    // template method
    void Run()
    {
        Step1();

        if (Step2())
        { 
            Step3();
        }

        for (int i = 0; i < 4; i++)
        {
            Step4(); //子类调用
        }

        Step5();
    }
    virtual ~Library() {}

  protected:
    void Step1()
    { 
        cout << "Step1" << endl;
    }
    void Step3()
    {
        cout << "Step3" << endl;
    }
    void Step5()
    {   
        cout << "Step5" << endl;
    }

    virtual bool Step2() = 0; //
    virtual void Step4() = 0; //
   }

在上述代码中Library既是类图中的AbstractClass, 他定义了具体的运行流程,这是稳定的,那么只需要子类去继承他,然后定义具体的执行步骤。

class Application : public Library
{
  protected:
	virtual bool Step2()
	{
		cout << "override Step2" << endl;
		return true;
	}

	virtual void Step4()
	{
		cout << "override Step4" << endl;
	}
};

int main()
{
	Library *pLib = new Application();
	pLib->Run();

	delete pLib;
}

这样就无需改动到框架代码,如果需要补充其他步骤,再去写子类即可。

总结

Template Method模式是一种非常基础性的设计模式,在面向对象系统中有着大量的应用。它用最简洁的机制(虚函数的多态性)为很多应用程序框架提供了灵活的扩展点,是代码复用方面的基本实现结构。
除了可以灵活应对子步骤的变化外,“不要调用我,让我来调用你”的反向控制结构是Template Method的典型应用。

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